CN1190368A - 薄片层压机 - Google Patents

Abstract

用来把一片状上薄膜层压到一片状基片上,同时大体实现上薄膜与基片间对齐控制以减少产生层压缺陷的方法和装置。

Description

薄片层压机

发明领域

本发明涉及将两片或多片材料层压的装置和方法。本发明尤其涉及当在保持上薄膜拉伸且上薄膜与基片保持对齐的情况下将一片状上薄膜层压到一片状基片上的装置和方法。

发明背景

我们已经了解上薄膜和基片的层压。一个具体的例子便是把上薄膜层压到基片上来制造用于汽车牌照、交通标志和相关物品的层压坯料。由于需要高速输出，典型的层压过程是在带传送设备上进行的，其中由一大滚筒传送上薄膜和基片，并由压送辊进行层压。完成层压过程后，已层压的带材可经过一压片机或其他加工程序，从而得到用于标志、牌照或类似物的层压坯料。

带传送过程为层压过程提供了特别高的控制水平，由于可以单独控制带的速度，因此也就可以控制对这些带的拉伸，这可以严格地保持带间的对齐和减少浪费。但是它的一个缺点是对于需要少量产品的相对短的流程来说，按每流程中生产的产品的百分比来测算，带传送过程可能会增加浪费。可能有多种因素引起这个额外的浪费，但是最主要的原因是在调整中所产生的浪费。

这种短流程经常发生在需要少量层压坯料的情况下，例如美国的一些小州，或某个必须少量制造一些用于牌照或标志的层压坯料的政府部门，但鉴于产生更多的浪费和与设备有关的高成本，生产量不足以证明高速带传送层压流水线是合算的。

目前制造少量用于牌照和标志的层压坯料的典型技术包括利用真空来提供层压所需压力的真空层压装置，或一手工操作的、将一片状上薄膜和一片状基片传送其间的压送辊层压装置。但是那些装置速度都较慢，并且每一部分都需要大强度的劳动，还会由于较差的对齐控制而引起大量的浪费。

结果，有必要改进用于层压一片状上薄膜和一片状基片的少量层压过程和装置。

技术方案

本发明提供一种在基本实现对上薄膜和基片间对齐控制并减少层压缺陷生成的情况下，层压一片状上薄膜和一片状基片的方法和装置。

本发明可使操作者在层压前将薄片对齐，然后再在保持对齐的情况下完成层压过程。通过仅将薄片的一部分在接触区上层压在一起，然后再使接触区在薄片表面上前进移动以产生层压坯料，来保持对齐。

另外，在层压过程中上薄膜保持拉伸，这有助于保持薄片间的对齐，并可减少薄片层压过程中通常发生的皱折，气泡和其他层压缺陷。结果，可以在显著降低浪费的情况下生产少量层压坯料。

本发明的另一优点在于具有使用少量劳力生产大量层压坯料的能力。

通过下面结合附图对本发明的详细说明，本发明的这些特性和其他优点将显而易见。

附图简介

图1是根据本发明方法制成的层压坯料的一个实施例；

图2是说明本发明实施例方法的步骤的一流程图；

图3是说明本发明接触区越过一基片运动的一示意图；

图4是本发明层压装置一实施例处于打开状态时的一侧视图；

图5图4中的层压装置处于闭合状态时的一侧视图；

图6是本明层压装置另一实施例的一侧视图；

图7是图6中的层压装置处于部分闭合状态时的一侧视图。

本发明的详细说明

如前所述，本发明提供了当基本实现对上薄膜与基片对齐控制时，将片状上薄膜层压到片状基片上的方法和装置。

正如在这里所使用的，在上薄膜或基片前的形容词“片状(sheeted)”表示上薄膜或基片已被预切割成一具有形成理想层压坯料所需尺寸的薄片。薄片的尺寸使得层压制成一可用的层压坯料后，不必或仅需作最小的修整。

总的来说，本发明的优点大部分是通过模仿带传送层压流水线的操作来完成的，在流水线中，可独立地控制被层压物质的带速，以提供拉力。拉力可用来保持对齐的准确性，还可防止在层压坯料内产生皱折、气泡或其他层压缺陷。

现在请参阅图1，它示出根据本发明原理制成的一层压坯料示例，坯料10至少包括两层，即一层上薄膜12和一层基片14。在许多情况下，本发明可制造用于汽车牌照的具有一层铝基片14和一层上薄膜12的层压坯料，上薄膜包括一带图案或文字(或兼有图案与文字)的反光薄膜。但是可以理解，本发明的方法和装置可制造各种用途的、由两层薄片形成的层压坯料。

可以使用一压敏粘合剂，热敏粘合剂或其他已知的层压机构把上薄膜12层压到基片14上。但通常，对本发明来说使用那些在上薄膜12与基片14间需要(除了其他变量之外)压力来完成层压过程的层压机构是最有效的。

上薄膜12比基片14更易弯曲，当对层压过程的控制不充分时，把上薄膜12层压到基片14上会在它们之间产生气泡，或在上薄膜12上产生皱折。当然不希望发生这两种缺陷，并且当层压一片状上薄膜12与一片状基片14时，本发明的方法和装置对于消除这些缺陷是极其有效的。

现在参阅图2，它是说明本发明实施例方法的一流程图，下面将说明基本方法的步骤，随后将更详细地说明实施本方法的装置。

所示方法的第一步100是使上薄膜12与基片14相互对齐。典型的对齐是通过手工完成的，即由一个操作者在理想的方位上凭体力将上薄膜与基片对齐，但是也可以设置夹具或卡具来加快速度和提高对齐步骤的准确性。

对齐以后，本方法包括在保持上薄膜与基片对齐情况下将上薄膜移离基片的步骤200。这是本发明的一个重要特征，因为对齐控制是本发明的一个优点，特别是当应用于片状上薄膜和片状基片时要求严格的对齐以减少浪费和提供一满意的层压坯料。

当上薄膜移离基片后，可以如步骤300所示准备或激活层压机构。这可能包括从设置在基片或上薄膜上的压敏粘合剂上去除一衬片，或者是单独加热基片、上薄膜或同时加热两者以激活一热敏粘合剂。对于本领域的技术人员也了解其他层压机构，如紫外线敏感材料或其他光激材料、双树脂底系统等。总之，不管实际采用什么形式，本发明总要提供一种方法使得在激活或准备层压机构的同时保持上薄膜和基片间对齐。

当准备好层压机构以后，如步骤400所示，通过在上薄膜和基片间形成一接触区，可将上薄膜层压到基片上。在图3中示意地表示了接触区，图3说明这些层压坯料10以及用虚线表示的接触区16。图3中的箭头表示在层压过程中接触区16向前通过层压坯料10。

虽然理论上接触区16最初可形成于上薄膜12和基片14的任何位置，并在前进至另一边缘后再前进至一边缘，但是较可取地是，接触区从基片14和上薄膜12的一边缘开始运动，并前进至另一边缘。

根据图2，所示方法中的步骤500是当接触区16越过上薄膜12和基片14时，使上薄膜12保持拉伸。由于使上薄膜12保持拉伸，所以可将气泡、皱折或其他形式的缺陷减至最小，特别是采用一压敏粘合剂作为层压机构时效果更好。

大体上，上薄膜12的拉伸与一个带传送层压流水线的操作相似，在这个流水线中，一条带的速度慢于另一条带的速度以便在层压过程中保持拉伸。拉伸减少了气泡、皱折和其他层压缺陷。本发明与这个操作相似，以便在层压片状上薄膜与片状基片时提供相似的优点，但由于上薄膜和基片是片状形式，所以不能得到由带传送机构所提供的控制。

下面将说明一对可用来完成本发明方法的装置。当然也可制造许多能够实现本发明方法的其他装置。下面说明的示范实施例仅是它的两种变化。

图4和图5说明一装置20，其中图4示出它的打开状态而图5示出它的闭合状态。装置20包括一底座22，一底部压盘24，一上盖板30，上压盘32和一柄34。上盖板30与一由销钉36形成的轴铰接，销钉位于槽38内，并可作基本垂直的运动，底部压盘24构成一水平面。

在图4中还示出位于底部压盘24上的一基片14和位于上压盘32上的一上薄膜12。在图示的位置，图4说明把上薄膜12和基片14对齐后本发明的过程。

对齐后，上压盘32使上薄膜12提离或升离基片14。使上薄膜12贴靠在上压盘32一位置上的附着方法可以是多种装置，包括真空系统、粘合装置、磁力系统、电力系统以及能使上薄膜12贴靠在上压盘32上，而随后又能在上薄膜12与基片14层压后释放上薄膜12的其他机构。这些系统对于本领域的技术人员是已知的，所以在这里将不再说明。

在较佳实施例装置20中，上压盘32最好由一稍有弹性的材料制成以提供一如图4所示的大体弯曲的轮廓。上压盘32的弯曲有利于较早形成图3所示的接触区16，并且在上压盘32下降时，可进一步有利于接触区越过上薄膜12和基片14。可用于上薄膜32表面的弹性材料包括纯天然橡胶(硬度大约为40durometer硬度计单位)、氯丁二烯橡胶(硬度大约为60-100durometer硬度计单位)和硅树脂，当然并不限于这些材料。

另外，上压盘32可以是一平面，只要构成它的材料弹性在上压盘32围绕枢点36转动时足以形成图3所示的理想接触区16。在这个实施例中，如果与图4所示弯曲的上压盘32相比，枢点36的位置最好更低于由底部压盘24限定的平面。

枢点36的运动使最靠近枢点36的上薄膜32的边缘升离底部压盘24，如图5所示。通过接触区16的运动层压部分上薄膜12和基片14后再进行这个程序。

图4所示装置20的另一方面是上盖板30绕着转动的枢点36的位置。如图4所示，当装置20处于其盖板30升高的打开状态时，枢点36位于由底部压盘24上表面所限定的表面下方。枢点36向下受到诸如螺旋弹簧40之类的弹性部件的限制，可用螺钉42给该弹簧提供一定的预加压力或负载，大致如图4所示。

现在参阅图5，所示的枢点36位于它的最上方位置，即当上盖板30与上压盘32向下完成层压过程时，与底部压盘24上表面的高度大体相等。接触区16越过上薄膜12和基片14时，枢点36移动用来在层压过程中使上薄膜12拉伸，使还未与基片14层压的上薄膜12部分一直到开始与基片14层压前仍旧保持与上压盘32的固定。如果在层压前上薄膜12就脱离上压盘32，就不会产生拉伸，并且可能不对齐，并增大了在上薄膜12内产生气泡和皱折的可能性。

较可取地是，当上压盘32处于打开状态时，枢点36的位置低于由底部压盘24所限定的平面。当上压盘32绕着枢点36转动时，枢点最好上升。较可取地是，由枢点36限定的转动中心或轴的升高不超过由底部压盘24上表面所限定的平面，虽然在某些情况下，枢点可以超过这个平面。

可以理解，虽然已示出一用来阻止枢点36从底部压盘24平面下方位置运动至与底部压盘24平面相等位置的加压弹簧40，但它也可交替地阻止枢点36从枢点36的下面受拉。

如图4所示，与装置20一起使用的、包括压敏粘合剂在内的把上薄膜12层压到基片14上的层压机构通常要求单独从上薄膜12或底部基片14上除去一衬片，或从上薄膜和底部基片上除去一衬片。但是如上所述，其他任何合适的层压机构都可与装置20一起使用来把上薄膜12层压到基片14上。

现在翻至图6和图7，将说明实现本发明方法的另一较佳实施例装置50。装置50基本上按照图4和5说明的装置20的基本原理进行操作。

装置50包括一底座52，一底部压盘54和一与围绕轴66转动的转动部件60固定的上压盘62。上压盘62呈部分圆筒形状，并具有穿过枢点66的纵向轴。

部件60和上压盘62通过一柱子70悬挂于底部压盘54的上方，并且安装固定，以便于一操作者使用杆65和把手64来手工转动。当然，可以理解，也可以使用其他转动装置，如一电动机等，使上压盘62围绕着枢点66转动。

在较佳装置50中，上压盘62围绕着枢点66的旋转也引起底部压盘54的水平运动，如图6中的箭头所示。可以通过传动装置，定时传动带等将上压盘62的旋转运动转换成底部压盘54直线运动的机构来实现这个运动。一个例子是包括一齿轨和小齿轮的系统，其中小齿轮可操作地与上压盘62结合，并且齿轨可操作地与底部压盘54结合。对于本领域的技术人员，将旋转运动转换成直线运动的其他装置也是已知的。

还可以理解，为了代替上压盘62旋转和底部压盘54纵向运动的机械联接，可也可以单独控制这两个物体的运动，例如使用电动机等。可以单独控制每台电动机的速度，并且通过这个系统，可以最佳地控制上压盘62的旋转速度使得它的表面速度低于底部压盘54的纵向速度。结果，可以在层压过程中使上薄膜12拉伸。

还是如图6所示，底部压盘54支撑着在底部压盘54顶部对齐的一上薄膜12和基片14。在较佳装置50中，上压盘62围绕着枢点66旋转以便如图7所示带动位于上压盘62下方的底部压盘54。这个过程可用来将上薄膜12提离基片14。结果，当这两物体间保持对齐时，可激活用来把上薄膜12层压到基片14上的层压机构。使上薄膜12和基片14分别贴靠着上压盘62和底部压盘54的层压机构可以是上述与装置20有关的任何装置，包括真空和磁力装置。

当激活层压装置后，再次转动把手64使上压盘62和底部压盘54一起把上薄膜12层压到基片14上。图7说明当上薄膜12的左侧与基片14层压，而上薄膜12右侧未与基片14的右侧层压，并仍紧贴在上压盘62上时的层压过程动作。

图6和7所示装置50的另一个特性是可以相对容易地调节上压盘62和底部压盘54间的层压压力。可以通过变化上压盘62与枢点66间的径向距离，在图6中用r表示，来调节这个压力，同时保持底部压盘54上表面位置与固定底座52间的距离，图6中用h表示。

为了变化上压盘62与底部压盘54间的压力，可以调节可变的r或h或同时调节两者。可以通过许多装置来调节径向距离r，虽然最简单的方法是改变部件60上的上压盘62的厚度。可用于改变上压盘62和底部压盘54间压力的其他调节是调节底座52上底部压盘54的高度h，而同时保持径向直径r不变。当然可以理解，也可以使用其他改变上压盘62和底部压盘54间压力的装置来代替这里具体说明的装置。

可以理解，在上述方法和装置的另一方案中，在层压片状上薄膜和片状基片的同时也可进行基片的压花。压花用来在层压坯料10的周围提供一边缘以增强硬度。另外，也可在坯料10内压印一图案来以一步增强硬度、提高图形或字母的视觉效果。实际的印花设备的设计已为本领域的技术人员所熟知，所以在这里就不再进一步说明了。

可以在不脱离本发明范围的前提下对本发明进行不同的修改和变化。因此可以理解，本发明不局限于上述所示的方法和实施例，而是根据如下的权利要求书及等同物来限定范围的。

Claims (13)

1.把一片状上薄膜层压到一片状基片上的方法，它包括如下的步骤：

a)将片状上薄膜与片状基片对齐；

b)在保持片状上薄膜与片状基片对齐的情况下将片状上薄膜移离片状基片，片状上薄膜由一第一压盘携带；

c)激活使片状上薄膜和片状基片相互层压的装置；

d)使片状上薄膜的一部分与片状基片的一部分接触，接触的部分形成一接触区；并且

e)第一压盘沿着传送方向相对片状基片向前运动，越过片状基片并且把上薄膜层压到片状基片上，同时在传送方向拉伸片状上薄膜。

2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，将片状上薄膜移离片状基片的步骤还包括使用真空装置将片状上薄膜附着在第一压盘上。

3.一种如权利要求1所述的方法，还包括将片状基片保持在第二压盘一固定位置上的步骤。

4.一种如权利要求3所述的方法，其特征在于，保持片状基片的步骤还包括使用真空装置保持片状基片。

5.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一压盘基本是平面且围绕一轴转动，并且其中第一压盘运动的步骤还包括围绕轴转动第一压盘，同时沿着相对于片状基片基本垂直的方向运动轴。

6.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，运动第一压盘的步骤还包括阻止轴的运动超过片状基片所限定的一平面。

7.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一压盘制成圆筒的一部分，并且运动第一压盘的步骤还包括围绕圆筒轴转动第一压盘，同时沿着与圆筒相切的方向运动片状基片。

8.一种如权利要求7所述的方法，其特征在于，运动第一压盘的步骤还包括以小于片状基片速度的速度运动片状上薄膜。

9.一用来把一片状上薄膜层压到一片状基片上的层压机，它包括；

a)一放置片状基片的由一第一平面形成的一底部压盘；

b)一设置用于围绕一轴转动的基本与第一平面平行的上压盘，其特征在于，在第一位置，上压盘位于第一平面之上，并且轴在低于第一平面的一第一间隔，并且，当位于第二位置时，上压盘基本与底部压盘平行，并且轴位于低于第一平面的一第二间隔，第二间隔小于第一间隔。

10.一种如权利要求9所述的层压机，其特征在于，第二间隔几乎为零。

11.一种如权利要求9所述的层压机，其特征在于，接近底部压盘的上压盘表面是弯曲的。

12.一种如权利要求9所述的层压机，其特征在于，上压盘还包括可移动地将片状上薄膜附着到上压盘的装置。

13.一种如权利要求12所述的层压机，其特征在于，用来可移动地起附着作用的装置可从下列装置中选择：真空装置，粘合装置，磁力吸引装置和静电吸附装置。

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